JPH0533111B2 - - Google Patents
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- JPH0533111B2 JPH0533111B2 JP11311384A JP11311384A JPH0533111B2 JP H0533111 B2 JPH0533111 B2 JP H0533111B2 JP 11311384 A JP11311384 A JP 11311384A JP 11311384 A JP11311384 A JP 11311384A JP H0533111 B2 JPH0533111 B2 JP H0533111B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- voltage
- electrode
- operational amplifier
- atomizer
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 12
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 9
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 3
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
- B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
- B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
- B05B17/0607—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
Landscapes
- Special Spraying Apparatus (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- Air Humidification (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は、水等の液体を超音波圧電振動子の超
音波により霧化する霧化器の駆動回路に関するも
のである。
音波により霧化する霧化器の駆動回路に関するも
のである。
（従来技術）
超音波霧化器において、通常動作時には、超音
波圧電振動子より放射された超音波は液体に伝達
されしかも振動子一面が液体に接しているため、
振動子内における電力損失は少なく、発熱も少な
い。しかし、振動子が取り付けられた液槽内の液
体がごく少ないか、あるいは全くない状態で、振
動子を駆動すると、即ち振動子を空焚きした場
合、振動子の振動は空気へ伝わらない為、振動子
内部で熱になつてしまう。この結果、振動子内部
の温度は急激に上昇し、振動子やこれを高周波で
励振するための発振回路のトランジスタを破損さ
せてしまつていた。このような事故の防止を目的
として、加湿のために水を霧化する殆どの超音波
加湿器は、水がなくなつた場合に振動子を駆動す
る駆動回路を停止させるようにフロートスイツチ
を使用している。しかし、フロート内部のリード
スイツチの信頼性は完全ではなく0.1％〜0.2％は
動作不良を起こす可能性があり、動作不良により
やはり振動子や駆動回路を破損する場合があつ
た。
波圧電振動子より放射された超音波は液体に伝達
されしかも振動子一面が液体に接しているため、
振動子内における電力損失は少なく、発熱も少な
い。しかし、振動子が取り付けられた液槽内の液
体がごく少ないか、あるいは全くない状態で、振
動子を駆動すると、即ち振動子を空焚きした場
合、振動子の振動は空気へ伝わらない為、振動子
内部で熱になつてしまう。この結果、振動子内部
の温度は急激に上昇し、振動子やこれを高周波で
励振するための発振回路のトランジスタを破損さ
せてしまつていた。このような事故の防止を目的
として、加湿のために水を霧化する殆どの超音波
加湿器は、水がなくなつた場合に振動子を駆動す
る駆動回路を停止させるようにフロートスイツチ
を使用している。しかし、フロート内部のリード
スイツチの信頼性は完全ではなく0.1％〜0.2％は
動作不良を起こす可能性があり、動作不良により
やはり振動子や駆動回路を破損する場合があつ
た。
さらに、フロートスイツチを設けないで空焚き
を防止する空焚き防止回路が提案されており、そ
の第１のものは液体の導電率や誘電率を利用し、
液体内に電極を設け、その液体内の電極と振動子
の接地された駆動電極の一方との間に電圧をか
け、その２つの電極間のインピーダンス変化によ
り振動子駆動回路を制御するものであり、第２の
ものは振動子両面の対向電極間の駆動電圧、電
流、位相等の変化を利用して制御するものであ
る。前者は電極が水垢等で汚れた場合の動作不良
や振動子の一方の駆動電極に通電するため電食に
よる振動子電極の剥離が生じる等の問題点があ
る。また、後者は振動子の駆動がローインピーダ
ンス（50Ω前後）で行なわれるため、液体の有無
の変化によつての駆動条件の変化量が少なく、制
御回路の温度特性等の問題が生じ、実際上振動子
が完全に破損し発振条件が完全に変化した状態に
おいて空焚き検出が可能となる。このため主とし
て振動子が完全に破損した後の二次的な保護対策
として利用されており、振動子が破損する前に未
然に振動子を励振する駆動回路の動作を停止させ
ることはできない欠点が有つた。
を防止する空焚き防止回路が提案されており、そ
の第１のものは液体の導電率や誘電率を利用し、
液体内に電極を設け、その液体内の電極と振動子
の接地された駆動電極の一方との間に電圧をか
け、その２つの電極間のインピーダンス変化によ
り振動子駆動回路を制御するものであり、第２の
ものは振動子両面の対向電極間の駆動電圧、電
流、位相等の変化を利用して制御するものであ
る。前者は電極が水垢等で汚れた場合の動作不良
や振動子の一方の駆動電極に通電するため電食に
よる振動子電極の剥離が生じる等の問題点があ
る。また、後者は振動子の駆動がローインピーダ
ンス（50Ω前後）で行なわれるため、液体の有無
の変化によつての駆動条件の変化量が少なく、制
御回路の温度特性等の問題が生じ、実際上振動子
が完全に破損し発振条件が完全に変化した状態に
おいて空焚き検出が可能となる。このため主とし
て振動子が完全に破損した後の二次的な保護対策
として利用されており、振動子が破損する前に未
然に振動子を励振する駆動回路の動作を停止させ
ることはできない欠点が有つた。
（発明の目的）
本発明は、これらの欠点を除去し、フロートス
イツチ等を用いることなく振動子の空焚き状態を
迅速かつ確実に検出して振動子及びこれを励振す
る励振部の保護を図つた霧化器の駆動回路を提供
しようとするものである。
イツチ等を用いることなく振動子の空焚き状態を
迅速かつ確実に検出して振動子及びこれを励振す
る励振部の保護を図つた霧化器の駆動回路を提供
しようとするものである。
（発明の実施例）
以下、本発明に係る霧化器の駆動回路の実施例
を図面に従つて説明する。
を図面に従つて説明する。
第１図において、霧化器の駆動回路は、交流入
力（AC48V）を整流平滑する整流部１と、コレ
クタ接地形トランジスタ発振回路で構成される励
振部２と、超音波圧電振動子TDの空焚きを検出
したときに励振部２の動作を停止させる制御部３
とから構成されている。
力（AC48V）を整流平滑する整流部１と、コレ
クタ接地形トランジスタ発振回路で構成される励
振部２と、超音波圧電振動子TDの空焚きを検出
したときに励振部２の動作を停止させる制御部３
とから構成されている。
整流部１は整流器１０と平滑用コンデンサC1
とを有し、交流入力を整流平滑して正側線路Ｐと
負側線路Ｅとの間に直流電圧を出力する。そして
この整流部１の直流電圧は励振部２に対し入力電
流測定用抵抗器R1を介して供給される。
とを有し、交流入力を整流平滑して正側線路Ｐと
負側線路Ｅとの間に直流電圧を出力する。そして
この整流部１の直流電圧は励振部２に対し入力電
流測定用抵抗器R1を介して供給される。
励振部２は、トランジスタQ1のコレクタ、ベ
ース間に超音波圧電振動子TDを接続したコレク
タ接地形トランジスタ発振回路であり、このトラ
ンジスタQ1のベースバイアス回路には、高周波
出力調整用可変抵抗器VR1と半固定可変抵抗器
VR2と制御部３のトランジスタQ2との直列回路
が設けられている。
ース間に超音波圧電振動子TDを接続したコレク
タ接地形トランジスタ発振回路であり、このトラ
ンジスタQ1のベースバイアス回路には、高周波
出力調整用可変抵抗器VR1と半固定可変抵抗器
VR2と制御部３のトランジスタQ2との直列回路
が設けられている。
超音波圧電振動子TDは、第２図Ａに示すごと
く圧電素子の一面に駆動用の第１電極５を形成
し、同図Ｂのように圧電素子の他方の面に第１電
極５に対向する駆動用の第２電極６と電圧検出用
の第３電極７とを形成したものである。
く圧電素子の一面に駆動用の第１電極５を形成
し、同図Ｂのように圧電素子の他方の面に第１電
極５に対向する駆動用の第２電極６と電圧検出用
の第３電極７とを形成したものである。
制御部３は前記励振部２への入力電流を測定す
るための入力電流測定用抵抗器R1の両端の電圧
V4を抵抗器R2及びコンデンサC2で平滑したもの
を増幅する演算増幅器OP１と、超音波圧電振動
子TDの第３電極７に現われる電圧V1をダイオー
ドD1，D2、抵抗器R3、コンデンサC3で整流平滑
した電圧V3と前記演算増幅器OP１の出力電圧V2
とを比較するための演算増幅器（比較器）OP２
と、トランジスタQ2，Q3と、演算増幅器OP１，
OP２用の電源電圧を得るための降圧用抵抗器
R4、コンデンサC4及び定電圧ダイオードD3とを
有している。
るための入力電流測定用抵抗器R1の両端の電圧
V4を抵抗器R2及びコンデンサC2で平滑したもの
を増幅する演算増幅器OP１と、超音波圧電振動
子TDの第３電極７に現われる電圧V1をダイオー
ドD1，D2、抵抗器R3、コンデンサC3で整流平滑
した電圧V3と前記演算増幅器OP１の出力電圧V2
とを比較するための演算増幅器（比較器）OP２
と、トランジスタQ2，Q3と、演算増幅器OP１，
OP２用の電源電圧を得るための降圧用抵抗器
R4、コンデンサC4及び定電圧ダイオードD3とを
有している。
なお、圧電振動子TDは正常時において、一定
水位に保たれる水槽を有する霧化器（加湿器）の
水槽底部に設けられている。
水位に保たれる水槽を有する霧化器（加湿器）の
水槽底部に設けられている。
以上の構成において、通常の状態においては霧
化器の水槽内には一定の水が満たされており、こ
の状態で電源を投入すると、トランジスタ発振回
路内の各コンデンサへのパルス状充電電流によ
り、これに比例した電圧V4が抵抗器R1の両端に
発生し、これが制御部３における演算増幅器OP
１の一方の入力端子に加えられる。この演算増幅
器OP１の増幅度は、（１＋Rf／Ra）であり、出
力電圧V2はV2＝（１＋Rf／Ra）V4となり、これ
が演算増幅器OP２の一方の入力端子に加えられ
る。演算増幅器OP２の他方の入力端子は抵抗器
R3とコンデンサC3の時定数を電圧V4側よりも大
きく設定してあるためほぼ0Vである。従つて、
演算増幅器OP２の出力電圧は、ハイレベルとな
り、これがトランジスタQ3のベースに加えられ
る。この結果、トランジスタQ2，Q3がオンとな
り、励振部２の発振用トランジスタQ1のベース
にバイアス電流が流れ、発振が開始される。発振
開始とともに、振動子TDの電圧検出用の第３電
極７にも高周波電圧が誘起され、抵抗器R5の両
端に電圧V1が発生する。これがダイオードD1，
D2、抵抗器R3及びコンデンサC3により整流平滑
された検出電圧V3となつて演算増幅器OP２に加
えられる。このとき、演算増幅器OP２の出力電
圧がハイレベルを維持できるように、電圧V2が
電圧V3よりも約50％高くなるように演算増幅器
OP１の増幅度を設定する。例えば、電圧V3が約
3Vのとき、電圧V2が約4Vとなるようする。な
お、この関係は、可変抵抗器VR1を調整して励振
部２の発振出力を変化させた場合にも成立する。
すなわち、第３図Ａの電圧V1が最小レベルL1か
ら最大レベルL2に変わると、励振部２の入力電
流に比例した電圧V2も第３図Ｂのように最小レ
ベルL3から最大レベルL4に上昇する。この結果、
励振部２の発振動作が継続され、振動子TDによ
り水槽中の水に超音波が放射されて霧化動作が実
行される。
化器の水槽内には一定の水が満たされており、こ
の状態で電源を投入すると、トランジスタ発振回
路内の各コンデンサへのパルス状充電電流によ
り、これに比例した電圧V4が抵抗器R1の両端に
発生し、これが制御部３における演算増幅器OP
１の一方の入力端子に加えられる。この演算増幅
器OP１の増幅度は、（１＋Rf／Ra）であり、出
力電圧V2はV2＝（１＋Rf／Ra）V4となり、これ
が演算増幅器OP２の一方の入力端子に加えられ
る。演算増幅器OP２の他方の入力端子は抵抗器
R3とコンデンサC3の時定数を電圧V4側よりも大
きく設定してあるためほぼ0Vである。従つて、
演算増幅器OP２の出力電圧は、ハイレベルとな
り、これがトランジスタQ3のベースに加えられ
る。この結果、トランジスタQ2，Q3がオンとな
り、励振部２の発振用トランジスタQ1のベース
にバイアス電流が流れ、発振が開始される。発振
開始とともに、振動子TDの電圧検出用の第３電
極７にも高周波電圧が誘起され、抵抗器R5の両
端に電圧V1が発生する。これがダイオードD1，
D2、抵抗器R3及びコンデンサC3により整流平滑
された検出電圧V3となつて演算増幅器OP２に加
えられる。このとき、演算増幅器OP２の出力電
圧がハイレベルを維持できるように、電圧V2が
電圧V3よりも約50％高くなるように演算増幅器
OP１の増幅度を設定する。例えば、電圧V3が約
3Vのとき、電圧V2が約4Vとなるようする。な
お、この関係は、可変抵抗器VR1を調整して励振
部２の発振出力を変化させた場合にも成立する。
すなわち、第３図Ａの電圧V1が最小レベルL1か
ら最大レベルL2に変わると、励振部２の入力電
流に比例した電圧V2も第３図Ｂのように最小レ
ベルL3から最大レベルL4に上昇する。この結果、
励振部２の発振動作が継続され、振動子TDによ
り水槽中の水に超音波が放射されて霧化動作が実
行される。
さて、通常は、水槽中の水が圧電振動子TDの
負荷となつているため振動子TDの第３電極７の
出力電圧V1を整流平滑した電圧V3の方が、励振
部２の入力電流にほぼ比例した演算増幅器OP１
の出力電圧V2よりも低くなつているが、何かの
原因で霧化する水が少なくなり、振動子TDが空
焚きに近くなると、第３図Ａの時刻t1以降の電圧
V1の波形からわかるように、圧電振動子TDは実
質的に無負荷状態となり振動子TDの第３電極７
に現われる電圧が正常時よりも大きくなり、従つ
てこれを整流平滑した電圧V3も正常時より高く
なる。このため時刻t2において、励振部２の入力
電流にほぼ比例した演算増幅器OP１の出力電圧
V2よりも電圧V3の方が高くなり、比較器となる
演算増幅器OP２の出力はローレベルにかわる。
このためトランジスタQ3がオフに変わり、トラ
ンジスタQ2もオフとなつて、励振部２の発振動
作は直ちに停止される。発振停止後は、演算増幅
器OP２の両入力端子は、ともに約0Vとなり、演
算増幅器OP２の出力は、ローレベルを維持する。
使用者は駆動回路への通電を一旦停止した後、水
槽に水を供給して正常状態に戻し正常動作状態と
した後電源を投入すれば通常の霧化動作を再度実
行することができる。
負荷となつているため振動子TDの第３電極７の
出力電圧V1を整流平滑した電圧V3の方が、励振
部２の入力電流にほぼ比例した演算増幅器OP１
の出力電圧V2よりも低くなつているが、何かの
原因で霧化する水が少なくなり、振動子TDが空
焚きに近くなると、第３図Ａの時刻t1以降の電圧
V1の波形からわかるように、圧電振動子TDは実
質的に無負荷状態となり振動子TDの第３電極７
に現われる電圧が正常時よりも大きくなり、従つ
てこれを整流平滑した電圧V3も正常時より高く
なる。このため時刻t2において、励振部２の入力
電流にほぼ比例した演算増幅器OP１の出力電圧
V2よりも電圧V3の方が高くなり、比較器となる
演算増幅器OP２の出力はローレベルにかわる。
このためトランジスタQ3がオフに変わり、トラ
ンジスタQ2もオフとなつて、励振部２の発振動
作は直ちに停止される。発振停止後は、演算増幅
器OP２の両入力端子は、ともに約0Vとなり、演
算増幅器OP２の出力は、ローレベルを維持する。
使用者は駆動回路への通電を一旦停止した後、水
槽に水を供給して正常状態に戻し正常動作状態と
した後電源を投入すれば通常の霧化動作を再度実
行することができる。
なお、霧化停止時に外部信号を出すには、トラ
ンジスタQ3のコレクタの信号を利用すれば容易
に実現可能である。
ンジスタQ3のコレクタの信号を利用すれば容易
に実現可能である。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の霧化器の駆動回
路によれば、駆動用の第１及び第２の対向電極を
有する振動子に検出用の第３の電極を設け、振動
子励振用の励振部への入力電流又は電圧に応じた
電圧と、第３電極の電圧とを比較して励振部をオ
ン、オフ制御しているので、従来のフロートスイ
ツチ等を用いることなく迅速かつ確実に振動子の
空焚き状態を検出して発振停止動作を行なうこと
が可能であり、これによつて振動子及び回路部品
の保護を図ることができる。
路によれば、駆動用の第１及び第２の対向電極を
有する振動子に検出用の第３の電極を設け、振動
子励振用の励振部への入力電流又は電圧に応じた
電圧と、第３電極の電圧とを比較して励振部をオ
ン、オフ制御しているので、従来のフロートスイ
ツチ等を用いることなく迅速かつ確実に振動子の
空焚き状態を検出して発振停止動作を行なうこと
が可能であり、これによつて振動子及び回路部品
の保護を図ることができる。
第１図は本発明に係る霧化器の駆動回路の実施
例を示す回路図、第２図Ａは実施例で用いる超音
波圧電振動子の平面図、第２図Ｂは同底面図、第
３図Ａ，Ｂは実施例の動作を説明するための波形
図である。 １……整流部、２……励振部、３……制御部、
５……第１電極、６……第２電極、７……第３電
極、１０……整流器、C1乃至C4……コンデンサ、
D1，D2，D3……ダイオード、R1乃至R5……抵抗
器、OP１，OP２……演算増幅器、TD……振動
子。
例を示す回路図、第２図Ａは実施例で用いる超音
波圧電振動子の平面図、第２図Ｂは同底面図、第
３図Ａ，Ｂは実施例の動作を説明するための波形
図である。 １……整流部、２……励振部、３……制御部、
５……第１電極、６……第２電極、７……第３電
極、１０……整流器、C1乃至C4……コンデンサ、
D1，D2，D3……ダイオード、R1乃至R5……抵抗
器、OP１，OP２……演算増幅器、TD……振動
子。
Claims (1)
- １ 液体を収容する液槽底部に設けられた振動子
を励振する霧化器の駆動回路において、駆動用の
第１及び第２の対向電極を有する前記振動子に検
出用の第３の電極を設け、前記振動子を励振する
励振部への入力電流又は電圧に応じた電圧と、前
記第３の電極の電圧とを比較して前記励振部を制
御することを特徴とする霧化器の駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11311384A JPS60257870A (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 霧化器の駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11311384A JPS60257870A (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 霧化器の駆動回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60257870A JPS60257870A (ja) | 1985-12-19 |
| JPH0533111B2 true JPH0533111B2 (ja) | 1993-05-18 |
Family
ID=14603835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11311384A Granted JPS60257870A (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 霧化器の駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60257870A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007046888A (ja) * | 2005-07-13 | 2007-02-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 冷蔵庫 |
| CA2936314C (en) * | 2014-01-15 | 2018-03-06 | Gojo Industries, Inc. | Dispenser functionality evaluation |
| JP5894212B2 (ja) * | 2014-04-11 | 2016-03-23 | 三發電器製造廠有限公司 | ミスト発生装置およびミスト発生装置の制御方法 |
-
1984
- 1984-06-04 JP JP11311384A patent/JPS60257870A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60257870A (ja) | 1985-12-19 |
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